Чарльз Петцольд - Код. Тайный язык информатики

API является независимым от устройства интерфейсом, а это значит, что программе, написанной для системы CP/M, не обязательно «знать» механику работы клавиатуры или монитора конкретного компьютера, а также чтения и записи секторов диска. Она просто использует функции CP/M для решения задач, связанных с клавиатурой, монитором и диском. Приятное дополнение: программа CP/M способна работать на разных компьютерах, которые могут использовать различные аппаратные средства для доступа к этим периферийным устройствам. Тем не менее всем программам CP/M требуется микропроцессор Intel 8080 или процессор, понимающий инструкции 8080, например Intel 8085 или Zilog Z-80. Пока на компьютере работает CP/M, программа использует функции этой системы для опосредованного доступа к аппаратному обеспечению. Без стандартных API-интерфейсов программы нужно было бы специально подстраивать под разные типы компьютеров.

Когда-то CP/M была популярной операционной системой для микропроцессоров 8080, и ее важность для истории несомненна. Эта система существенно повлияла на 16-битную операционную систему под названием QDOS (Quick and Dirty Operating System — операционная система «на скорую руку»), написанную Тимом Патерсоном из Seattle Computer Products для 16-разрядных микропроцессоров 8086 и 8088 компании Intel. В итоге система QDOS была переименована в 86-DOS и куплена корпорацией Microsoft. MS-DOS (Microsoft Disk Operating System — дисковая операционная система Microsoft) устанавливалась на первых персональных компьютерах IBM, выпущенных в 1981 году. Несмотря на то что 16-разрядная версия CP/M (под названием CP/M-86) также была доступна для IBM PC, стандартом быстро стала именно система MS-DOS. Лицензии на установку MS-DOS (которая называлась PC-DOS на компьютерах IBM) также продавались другим производителям IBM-совместимых компьютеров.

МS-DOS не унаследовала файловую систему CP/M, а использовала схему, названную таблицей размещения файлов (File Allocation Table, FAT), которую изобрели в Microsoft в 1977 году. Суть этой схемы в том, что дисковое пространство разделено на кластеры, размер которых в зависимости от емкости диска может варьироваться от 512 до 16 384 байт. Каждый файл — это набор кластеров. В соответствующем файлу элементе каталога указывается только его начальный кластер. В самой таблице FAT для каждого кластера на диске указывается, где находится продолжение файла.

Элементы каталога на диске MS-DOS имеют длину 32 байта и используют ту же систему наименования файлов 8.3, что и CP/M. Однако терминология здесь несколько иная: последние три буквы называются расширением , а не типом файла. В элементе каталога MS-DOS нет списка блоков выделения памяти. Вместо этого каталог содержит такую полезную информацию, как дата и время последнего изменения файла, а также его размер.

Ранние версии MS-DOS структурно напоминали CP/M. Однако система MS-DOS не нуждалась в BIOS, поскольку она уже содержалась в ПЗУ компьютера. Командный процессор MS-DOS — это файл с именем COMMAND.COM. Программы MS-DOS выпускаются в двух вариантах. Размер программ с расширением COM ограничен 64 килобайтами, более крупные имеют расширение EXE.

Несмотря на то что изначально система MS-DOS поддерживала интерфейс CALL 5 для функций API, для новых программ был рекомендован обновленный интерфейс, использующий механизм программных прерываний , который напоминает вызов подпрограммы, за исключением того, что этой программе необязательно знать фактический адрес, к которому она обращается. Программа вызывает функцию API-интерфейса MS-DOS, выполняя команду INT 21h.

Теоретически прикладные программы должны получать доступ к аппаратному обеспечению компьютера только через интерфейсы, предоставляемые операционной системой. Однако многие программисты, которые создавали прикладные программы для небольших компьютеров 1970-х годов и начала 1980-х, часто обходили эту операционную систему, особенно в плане работы с дисплеем. Программы, которые непосредственно записывали байты в видеопамять, выполнялись быстрее, чем программы, которые этого не делали. Действительно, для некоторых приложений, особенно для тех, которым необходимо отображать на экране графику, эта операционная система была совершенно неприемлемой. В MS-DOS многим программистам больше всего нравилось, что она «не путалась под ногами» и давала возможность писать настолько быстрые программы, насколько позволяло аппаратное обеспечение.

По этой причине популярное программное обеспечение, работающее на компьютере IBM PC, часто опиралось на особенности его оборудования. Производители компьютеров, желавшие конкурировать с IBM, были вынуждены копировать эти особенности, в противном случае некоторые популярные программы на их компьютерах могли работать неэффективно или не работать вообще. Требования к оборудованию для таких программ часто включали пункт «IBM PC или 100%-совместимый компьютер».

В версию MS-DOS 2.0, выпущенную в марте 1983 года, была добавлена поддержка жестких дисков, в то время небольших (по сегодняшним меркам), однако их емкость стремительно увеличивалась. Чем больше емкость диска, тем больше файлов на нем можно хранить. А чем больше файлов может вместить диск, тем сложнее найти конкретный файл или использовать какой-либо метод их организации.

Решением этой проблемы в MS-DOS 2.0 стала иерархическая файловая система , которая была добавлена в уже существующую файловую систему с минимальным количеством изменений. Как вы помните, на диске есть область, называемая каталогом, который представляет собой список файлов и содержит информацию о том, где они хранятся. В иерархической файловой системе некоторые из этих файлов сами могут быть каталогами, то есть файлами, содержащими список других файлов. Некоторые из этих файлов также могут быть каталогами. Обычный каталог на диске называется корневым каталогом . Каталоги, содержащиеся в других каталогах, называются подкаталогами . Каталоги (иногда называемые папками) позволяют группировать связанные между собой файлы.

Иерархическая файловая система и некоторые другие функции MS-DOS 2.0 были позаимствованы из операционной системы UNIX, которая была разработана в начале 1970-х годов в Bell Telephone Laboratories. Ее основные авторы — Кен Томпсон (род. 1943) и Деннис Ритчи (1941–2011). UNIX изначально создавалась в качестве облегченной версии более ранней операционной системы Multics (Multiplexed Information and Computing Services), которую корпорация Bell Labs разрабатывала совместно с Массачусетским технологическим институтом и General Electric.

UNIX — излюбленная операционная система олдскульных программистов. В то время как б о льшая часть операционных систем создается для конкретных компьютеров, UNIX разрабатывалась как переносимая операционная система, то есть способная адаптироваться под различные компьютеры.